矿井特殊开采第三讲解析.ppt

第三讲深井开采及洁净煤技术 第一节深井安全开采技术 深井开采主要面临的难题 动力灾害的有效防治 瓦斯治理的三种模式 1、晋城模式 高透气性、地面抽采模式 2、两淮模式 松软低透气性卸压抽采模式 3、松藻模式 预抽、开采过程中抽采、采后抽采三结合模式。 第二节洁净煤技术 洁净煤技术 一、煤炭地下气化 二、干煤粉气化技术、水煤浆加压气化技术 三、煤炭直接液化、间接液化技术 四、煤制天然气技术 五、煤基多联产 六、CO2捕集与埋藏 煤炭地下气化： 是指向地下煤层注入气化剂( 空气、氧气或水蒸气等) ，将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤炭的热作用及化学作用将煤炭就地转化为中、低热值煤气，经引出、净化后生产化工原料的一种综合性多学科生产能源的新技术。 干煤粉气化技术、水煤浆加压气化技术 一批大型煤气化技术与装备相继进行示范和投入工业化运行 我国共有20多台Shell气化炉在运行 ，应用于合成氨、煤制甲醇、煤制氢等。 多喷嘴对置式水煤浆气化技术单炉最大规模2200t/d，30多台气化炉运行 华能绿色煤电250MW级IGCC示范项目，采用两段式干煤粉气化技术，规模达到2000t/d。 * * 东部矿区率先进入深部开采。 开采深度大多已超过800m（孙村煤矿已达1500m，为亚洲之最）。 我国煤矿平均采深变化趋势 延伸速度10~25m/a 一、巷道围岩的安全控制； 二、动力灾害的有效防治； 三、高地热、高瓦斯的安全控制。 巷道控制的重大安全问题 1、顶板塌冒事故占总事故40%以上、死亡人数及事故起数居于首位。 巷道控制的重大安全问题 2、通风阻力增大、瓦斯超限频繁、降温防尘困难、通风系统的安全可靠性差。 断面缩小严重 瓦斯抽采巷 B4 B5a B5b B6 B7a B7a B7b B8 巷道控制的重大安全问题 3、难以贯彻“先抽后采”等瓦斯综合治理方针，矿井防灾抗灾能力弱。 巷道断面缩小，抽采钻孔破坏。 抽采钻孔 巷道控制的重大安全问题 4、底板鼓起，易引发机电运输事故等，安全通道不畅。 上述问题 原因： 持续大变形； 强底臌； 支护失效。 巷道安全控制成为亟待解决的首要问题。 构造发育 采动剧烈 岩层松软 岩石大巷 采动煤巷 巷道持续变形、破坏严重,支护方法与理论急需新突破。 底臌及围岩整体控制技术急需创新。 锚杆支护频频失效，安全可靠评价方法及支护设计技术急待新突破。 应力高 巷道控制的重大安全问题 岩石大巷 采动煤巷 巷道失稳机理 巷道围岩安全控制 新的安全设计技术 锚固安全评价方法 新的支护方法 围岩内部破裂演化 应力、位移、破坏 支护失效机理 复合预紧双重作用 锚固 原理 控制 机制 底臌及围岩整体控制技术 失稳部位及演化 控制围岩最小变形法是解决深井巷道围岩有效控制的唯一途径 一、煤岩瓦斯动力灾害 二、深井冲击地压 1、进入深部，浅部首采保护层普遍升级为突出煤层，无安全首采保护层可选。 首采层 浅部 深部 地应力及瓦斯压力明显增大 事故 解决浅部开采动力灾害的首要措施是开采首采保护层 深部强行开采首采层动力灾害事故频发 首采层 进入深部： 例： 潘一煤矿11 #煤 -454m 瓦斯压力 0.1MPa -826m瓦斯压力5.1MPa 煤岩瓦斯动力灾害 煤层抽采达标 2、在深井高采动应力与瓦斯压力耦合作用下，抽采等治理达标煤层仍频发动力灾害。 浅部 深部 浅部实施瓦斯抽采等综合治理措施效果显著 深部动力灾害频发 抽采孔 抽采孔 煤岩瓦斯动力灾害 工作面动力灾害 巷道动力灾害 3、进入深井，在采动应力的作用下，人员众多的采煤工作面也频繁发生动力灾害，危害巨大。 浅部动力灾害多发于掘进巷道 动力灾害 “煤矿顽症” 大型设备被掩埋！ 煤岩瓦斯动力灾害 高应力、高瓦斯压力、 高采动影响、透气性降低 ——“三高一低” 瓦斯为主要预警 指标的敏感性大大减弱 深井煤岩瓦斯动力灾害有效防控关键技术急待突破。 易识别的显性力学参数为主要指标的实时定量监测预警方法及装备急需研发； 深井煤岩瓦斯气固耦合动力灾害力学机理和致灾安全判据亟待创新； 煤岩瓦斯动力灾害发 生强度和频次大幅增加 深井开采煤岩瓦斯动力灾害面临的重大技术难题 老虎台矿采深960米 冲击地压非常严重 工人下井穿防弹背心 冲击地压发生后巷道状况 冲击地压严重威胁煤矿安全、高效生产 冲击地压发生前巷道状况 冲击地压灾害及防控 埋深, m 20 40 60 0 500 700 900 100 300 重大冲击事故次数 抚顺老虎台矿 动力灾害严重威胁煤矿安全、高效生产 老虎台矿：每天矿震多达 10 起 最大震级 3.7 级 冲击地压灾害及防控 木城涧矿